JP2010133148A - 電気駆動式作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリ残量を正確に算出することができ、限られたバッテリ容量を有効利用して作業量や稼働時間を延長できる電気駆動式作業機械を提供する。
【解決手段】制御装置１００のＲＯＭ１４０に、電動モータ停止時のバッテリ残量データＡと、電動モータアイドル駆動時のバッテリ残量データＢとを記憶する。作業機械が駆動待機状態から通常駆動状態に遷移された場合（時刻Ｔ０）には、時刻Ｔ５１で作業機械がアイドル駆動状態に遷移するまで、バッテリ残量データＡより求められたバッテリ残量の初期値β１を基準として、順次バッテリ残量の今回値を求める。操作レバーが中立位置に戻された時刻Ｔ５１においては、アイドル駆動時におけるバッテリ残量データＢより求められたバッテリ残量の初期値β２を基準として、順次バッテリ残量の今回値を求める。
【選択図】図６

Description

本発明は、バッテリを駆動電源としてアクチュエータの主動力源である電動モータの駆動を行う電気駆動式作業機械に係り、特に、バッテリ残量を正確に推定して、電気駆動式作業機械の稼働を確保する手段に関する。

従来、油圧ポンプの駆動源として電動モータを搭載し、この電動モータに車載バッテリから電力を供給して、必要なアクチュエータを駆動する電気駆動式作業機械が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の技術は、バッテリを搭載したショベルに関するものであって、バッテリからインバータを介して複数の電動モータに電力を供給し、これらの各電動モータにより油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプから吐出される圧油をリンク機構に備えられたアクチュエータのシリンダに供給して、掘削などの作業を行なうものである。ショベルには、バッテリ残量（電源容量）を検出する手段が備えられており、この残量が減少して予め設定された閾値に達したことが検知されると、バッテリからの電力供給を制限してアクチュエータの作動を制限すると共に、その旨を知らせる警報を発する警報手段が設けられている。この閾値はショベルが自力で充電施設まで移動できる程度のバッテリ残量を表わすものであり、警報の発生と共にショベルを充電施設まで移動させることにより、ショベルが立ち往生するのを防止できるようにしている。

この種のバッテリ搭載型の電気駆動式作業機械は、排ガスを全く排出せず、騒音及び振動も大幅に低減できるので、エンジン排気を行なうことができない地下での作業や騒音及び振動に規制が課される市街地での作業に適するほか、商用電源を利用するタイプの電気駆動式作業機械とは異なり、電源と電動モータとを電力ケーブルを介して接続する必要がないので、作業機械の移動や旋回が電源ケーブルに制限されないという長所を有する。

ところで、ショベルなどの大型の作業機械を駆動するような大容量の出力を有するバッテリは、高価であるばかりでなく、エンジンの駆動に使用される軽油に比べて重量当たりのエネルギ出力も低いので、車載できる限られた容量のバッテリを如何に有効利用して作業量や稼働時間を延ばすかが大きな問題になる。また、バッテリ容量の有効利用を図るためには、作業機械の操作者に対して現在のバッテリ残量を正確に表示することが必要になる。

特許文献２には、かかる課題を解決する手段として、バッテリの電解液の比重を測定し、測定された電解液の比重から利用可能な電力量を推定してバッテリ残量を算出し、表示装置に表示する技術が開示されている。
特開平１１−１０７３２０号公報 特開平１０−３１７４２８号公報

しかしながら、特許文献２に開示の技術は、電解液の比重から利用可能な電力量を推定する構成であるが、電解液の比重から推定される電力量は、バッテリ温度やバッテリの劣化などによって変動しやすいため、バッテリ残量を正確に算出することが困難であるという問題がある。

本発明は、かかる従来技術の問題を解消するためになされたものであり、その目的は、バッテリ残量を正確に算出することができ、限られたバッテリ容量を有効利用して作業量や稼働時間を延長できる電気駆動式作業機械を提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するため、第１に、アクチュエータと、当該アクチュエータの主動力源である電動モータと、電動モータの駆動電源であるバッテリとを搭載した電気駆動式作業機械において、前記バッテリのバッテリ電圧を計測するバッテリ電圧計測手段と、当該バッテリ電圧計測手段により計測されたバッテリ電圧から前記バッテリのバッテリ残量を判定するバッテリ残量判定手段と、前記電動モータの駆動時に消費される消費電力量及びバッテリ回生量を積算する消費電力量算出手段と、前記バッテリ残量判定手段にて判定されたバッテリ残量の前回値から前記消費電力量算出手段にて算出された消費電力量及びバッテリ回生量を減算して、バッテリ残量の今回値を算出するバッテリ残量算出手段とを備え、前記バッテリ残量判定手段は、少なくとも前記電動モータの停止時におけるバッテリ残量データを記憶しており、前記アクチュエータの駆動時には、前記電動モータの停止時におけるバッテリ残量データを初期値として、バッテリ残量の判定を行うという構成にした。

バッテリによりアクチュエータが駆動できるか否かは、バッテリが有するバッテリ電圧値に依存するところが大きい。また、バッテリ電圧値を計測してバッテリ残量を判定すると、バッテリ温度やバッテリの劣化の程度等を考慮する必要がないので、バッテリ残量を正確に算出することができる。一方、電動モータの停止時におけるバッテリ残量データは、バッテリの内部抵抗による電圧降下などを考慮する必要がないので、正確に推定することができる。よって、電動モータの停止時におけるバッテリ残量データを初期値とし、バッテリ電圧計測手段により計測されたバッテリ電圧に基づいてバッテリ残量の判定を行うと、バッテリ残量を正確に推定して表示装置に表示できるので、バッテリの電源容量を無駄なく十分に利用できて作業量や稼働時間の延長を図ることができると共に、作業機械の操作者に安心感を与えることができて作業性を良好なものにできる。

本発明は第２に、前記第１の電気駆動式作業機械において、前記バッテリ残量判定手段は、前記電動モータの停止時におけるバッテリ残量データと、前記電動モータのアイドル駆動状態におけるバッテリ残量データとを記憶しており、前記電動モータの駆動状態が通常駆動状態からアイドル駆動状態に移行したときには、前記電動モータのアイドル駆動状態におけるバッテリ残量データに基づいてバッテリ残量の算出を行うという構成にした。

電動モータがアイドル駆動状態にあるときには、バッテリにかかる負荷が一定若しくはほとんど無負荷となるため、バッテリ温度やバッテリの劣化の程度等を考慮する必要がなく、バッテリ残量を正確に算出することができる。そして、作業機械が一旦停止状態から駆動状態に移行された後は、アクチュエータを駆動する通常駆動状態とアクチュエータの駆動を停止するアイドル駆動状態との間で作業機械の駆動状態が遷移するので、電動モータのアイドル駆動状態におけるバッテリ残量データとバッテリ電圧計測手段により計測されたバッテリ電圧に基づいてバッテリ残量の判定を行うと、より正確なバッテリ残量の算出が可能になると共に、バッテリ残量を判定するために電動モータをいちいち停止状態にする必要がないので、実用性を高めることができる。

本発明は第３に、前記第１の電気駆動式作業機械において、前記バッテリ残量判定手段は、前記電動モータの停止時におけるバッテリ残量データと、前記電動モータの最大負荷時におけるバッテリ残量データとを記憶しており、前記電動モータの駆動状態が最大負荷状態になったときには、前記電動モータの最大負荷時におけるバッテリ残量データに基づいてバッテリ残量の算出を行うという構成にした。

電動モータを駆動可能な負荷の大きさは、バッテリが有するバッテリ電圧値に依存し、バッテリが有するバッテリ電圧値が電動モータを最大負荷で駆動可能な値に満たない場合には、最大負荷以下の小負荷でしか電動モータを駆動できなくなり、アクチュエータを駆動することにより行われる作業の内容が制限されることになる。そこで、電動モータの駆動状態が最大負荷状態になったときに、電動モータの最大負荷時におけるバッテリ残量データに基づいてバッテリ残量の算出を行うと、バッテリ残量が尽きるまでアクチュエータを最大負荷で駆動することができ、作業機械の作業性を確保することができる。

本発明は第４に、前記第３の電気駆動式作業機械において、前記バッテリ残量判定手段は、バッテリ残量又はバッテリ電圧計測手段により計測されたバッテリ電圧が予め定められた規定値を下回った場合に、前記電動モータの最大負荷時におけるバッテリ残量データに基づいてバッテリ残量の算出を行うという構成にした。

このように、バッテリ残量又はバッテリ電圧の規定値を予め定めておき、バッテリ残量又はバッテリ電圧計測手段により計測されたバッテリ電圧が予め定められた規定値を下回った場合にのみ、電動モータの最大負荷時におけるバッテリ残量データに基づいてバッテリ残量の算出を行うと、計測されたバッテリ電圧が規定値を下回る以前においては、電動モータの停止時におけるバッテリ残量データに基づいてバッテリ残量の算出を行うことができるので、バッテリ残量判定手段の負担を軽減でき、バッテリ残量の算出を迅速に行うことができる。

本発明によると、電動モータの停止時におけるバッテリ残量データを初期値とし、バッテリ電圧計測手段により計測されたバッテリ電圧に基づいてバッテリ残量の判定を行うので、バッテリ残量を正確に推定して表示装置に表示することができ、バッテリの電源容量を無駄なく十分に利用できて作業量や稼働時間の延長を図ることができると共に、作業機械の操作者に安心感を与えることができて作業性を良好なものにできる。

〈第１実施形態〉
以下、本発明に係る電気駆動式作業機械の第１実施形態を、バッテリ式電動ショベルを例にとって説明する。

図１は実施形態に係るバッテリ式電動ショベルの充電時の状態を示す図であって、１はバッテリ式電動ショベル、２はバッテリ式電動ショベル１に充電用の電力を供給する電源供給部を示している。バッテリ式電動ショベル１は、上部旋回体１０と、下部走行体１１と、ブーム１２ａ、アーム１２ｂ及びバケット１２ｃを有するフロント部材１２と、上部旋回体１０の内部に搭載されたバッテリ２０とを含んで構成される。一方、外部電源供給部２は、商用の高圧電源や発電機などの外部電源２１と、バッテリ２０と外部電源２１とを接続する電力ケーブル２１ａとから構成される。

ブーム１２ａは、一端が上部旋回体１０にピン結合されており、このピン結合部を中心として垂直な面内で回転する。アーム１２ｂは、一端がブーム１２ａの先端部にピン結合されており、このピン結合部を中心として垂直な面内で回転する。バケット１２ｃは、一端がアーム１２ｂの先端部にピン結合されており、このピン結合部を中心として垂直な面内で回転する。これらの各フロント部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、各フロント部材毎に備えられた図示しないブーム用油圧シリンダ、アーム用用油圧シリンダ及びバケット用油圧シリンダを伸縮することによって回転動作するようになっており、運転者は、運転室に備えられた操作レバー等を操作し、これら各油圧シリンダを適宜伸縮することにより、掘削や積み込み等の所要の作業を行う。

上部旋回体１０と下部走行体１１との間には、旋回用電動モータ１０６（図２参照）によって回転される旋回輪１３が設けられており、運転者は運転室に備えられた操作レバー等を操作して旋回用電動モータ１０６を駆動し、これにより旋回輪１３を旋回することによって、上部旋回体１０を下部走行体１１上で旋回する。また、下部走行体１１には、図示しない走行用油圧モータによって駆動される走行履帯１１ａが設けられており、運転者は運転室に備えられた操作レバー等を操作して走行用油圧モータを駆動し、これにより走行履帯１１ａを駆動することによって、バッテリ式電動ショベル１を前方又は後方に走行させる。なお、走行履帯１１ａ及びこれを駆動する走行用油圧モータは、下部走行体１１の左右両側にそれぞれ備えられる。

バッテリ式電動ショベル１には、前記各油圧シリンダ及び走行用油圧モータ（本明細書では、これらを総称して「アクチュエータ」ということがある。）に圧油を供給する油圧ポンプ１０２及びこれを駆動する電動モータ１０３（図２参照）とが搭載されており、バッテリ２０は、この電動モータを含む車載電気機器の電源として用いられる。

上部旋回体１０には、電力ケーブル２１ａを接続するための図示しない外部電源接続口が設けられており、この外部電源接続口に外部電源供給源２の電力ケーブル２１ａを接続することにより、外部電源供給源２の外部電源２１をバッテリ２０の充電装置に接続できる。電力ケーブル２１ａは、外部電源接続口に対して着脱可能に構成されており、外部電源接続口に電力ケーブル２１ａが接続されたときには、充電装置を介してバッテリ２０が外部電源２１によって充電可能となり、バッテリ充電量が所定量以上になった後においては、このバッテリ２０が前記各アクチュエータの駆動電源となる。

図２は実施形態に係るバッテリ式電動ショベル１に搭載される電源管理部の構成を示すシステムブロック図であり、この図から明らかなように、本例の電源管理部は、制御装置１００と、バッテリ２０と、バッテリ電圧を計測するバッテリ電圧計測装置２２と、バッテリ残量を含む必要な情報を運転者に表示する表示装置１０１と、下部走行体１１を駆動する走行用油圧モータ並びにブーム１２ａを駆動するブーム駆動用油圧シリンダ、アーム１２ｂを駆動するアーム駆動用油圧シリンダ及びバケット１２ｃを駆動するバケット駆動用油圧シリンダに圧油を供給する油圧ポンプ１０２と、油圧ポンプ１０２を駆動する第１電動モータ１０３と、第１電動モータ１０３に交流電流を供給する第１インバータ１０４と、下部走行体１１に対して上部旋回体１０を旋回させる旋回用電動モータ（第２電動モータ）１０６と、第２電動モータ１０６に交流電流を供給する第２インバータ１０７と、外部電源２１が接続されるバッテリ２０の充電装置１０８と、制御装置１００からの制御信号によりバッテリ式電動ショベル１の駆動電源をバッテリ２０又は外部電源２１若しくはこれらの双方に切り換える電源切換部１０９とからなる。

制御装置１００は、図２及び図３に示すように、入力部１１０と、出力部１２０と、判定・制御部１３０と、ＲＯＭ１４０と、ＲＡＭ１５０とから主に構成されている。入力部１１０には、運転者がバッテリ式電動ショベル１の起動・スタート・停止のために操作する図示しないキースイッチから出力されるキースイッチ信号ＳＤ１、運転者が作業を実行するために操作する操作レバーから出力されるレバー操作量信号ＳＤ２、運転者が操作レバーの誤操作を防止するために操作するロックレバーから出力されるロックレバー信号ＳＤ３、バッテリ電圧計測装置２２から出力されるバッテリ残量信号ＳＤ４、電力ケーブル２１ａが外部電源接続口に接続されたときに充電装置１０８から出力される外部電源接続信号ＳＤ５、運転室に設置された図示しない充電操作スイッチから出力される充電スイッチ信号ＳＤ６、及びアクチュエータ（第１電動モータ１０３）に作用する負荷を検出する図示しない負荷検出手段から出力される負荷信号ＳＤ７が入力される。また、出力部１２０には、表示装置１０１に表示する表示データ信号ＳＣ１、第１及び第２のインバータ１０４，１０７に印加するアクチュエータ指令信号ＳＣ２，ＳＣ３、及び電源切換部１０９に印加する電源切換信号ＳＣ４が出力される。判定・制御部１３０は、バッテリ電圧計測装置２２により計測されたバッテリ電圧に基づくバッテリ残量の判定と、負荷信号ＳＤ７に基づく消費電力量及びバッテリ回生量の積算と、バッテリ残量の前回値から消費電力量及びバッテリ回生量の積算値を減算することによるバッテリ残量の今回値の算出とを行う。また、ＲＯＭ１４０には、図４に示すように、電動モータ１０３，１０６の停止時におけるバッテリ残量データＡと、電動モータ１０３，１０６のアイドル駆動状態におけるバッテリ残量データＢとが記憶され、ＲＡＭ１５０には、判定・制御部１３０にて実行される処理のプログラムが記憶される。なお、制御装置１００には、図２及び図３に示すように、例えば２４Ｖの制御装置電源ＶＳが供給駆動される。

以下、本実施形態に係るバッテリ式電動ショベル１の動作を、図４乃至図６に基づいて説明する。

バッテリ式電動ショベル１が駆動停止状態にある場合において、運転者が運転室に設置されたキースイッチをＯＦＦ位置からＯＮ位置に切り換えると、制御装置用電源ＶＳから制御装置１００に補助電源電圧が供給されて駆動待機状態となり、また、制御装置１００は表示装置１０１に電源電圧を供給してそれを稼動状態にする（図５のステップＳ１）。この状態において、制御装置１００の判定・制御部１３０は、バッテリ電圧計測装置２２によって計測されたバッテリ２０のバッテリ電圧値α１を取り込み、図４に示すように、取り込まれたバッテリ電圧値α１をＲＯＭ１４０に記憶された電動モータ１０３，１０６の停止時におけるバッテリ残量データＡと対照して、バッテリ残量の初期値β１を得る。このバッテリ残量の初期値β１は、表示装置１０１に表示される。

この状態からキースイッチをスタート位置に切り換えると、キースイッチからキースイッチ信号ＳＤ１が制御装置１００に供給され、これを受けて制御装置１００は、電源切換部１０９に切換制御信号ＳＣ４を出力し、バッテリ２０からインバータ１０４，１０７に電動モータ１０３，１０６の駆動電源電圧が供給されるように電源切換部１０９を切り換える。これにより、バッテリ２０からの直流電源電圧が電源切換部１０９を介して各インバータ１０４，１０７に供給され、操作レバーの操作によるバッテリ式電動ショベル１が作業可能な駆動状態となる（図５のステップＳ２）。

なお、この状態で運転者がキースイッチから手を離すと、キースイッチはＯＮ位置に戻るが、作業機械の駆動状態はそのまま維持される。また、作業機械が駆動状態にあるときに、キースイッチをＯＮ位置からＯＦＦ位置に切り換えると、キースイッチから制御装置１００にキースイッチ信号ＳＤ１が供給されなくなるので、制御装置１００は電源切換部１０９に切換制御信号ＳＣ４を送って、これをＯＦＦ（開いた）状態に切り換える。これにより、各インバータ１０４，１０７への電力の供給がなくなり、操作レバーを操作してもバッテリ式電動ショベル１の作業が行なわれない駆動終了状態となる（図５のステップＳ３）。また、これに伴って、制御装置用電源ＶＳから制御装置１００への補助電源電圧の供給も終了する。

バッテリ式電動ショベル１が駆動状態にある場合において、運転者により操作レバーが操作されると、操作レバーの操作量に応じたレバー操作量信号ＳＤ２が制御装置１００に供給される。これにより、制御装置１００は、操作された操作レバーに該当するインバータ１０４，１０７にアクチュエータ指令信号ＳＣ２，ＳＣ３を送り、その操作量に応じた動作をアクチュエータに行なわせる通常駆動状態に遷移する（図５のステップＳ２１）。

即ち、インバータ１０４，１０７は、バッテリ２０或いは外部電源２１が接続されているときには、充電装置１０８からの直流電源電圧を交流電圧に変換し、これに接続された電動モータ１０３，１０６の交流電源電圧を作成するものであって、制御装置１００からのアクチュエータ指令信号ＳＣ２，ＳＣ３に応じて、動作がＯＮ、ＯＦＦ制御されると共に、操作レバーの操作量に応じて交流電源電圧のデューティ比や極性が制御される。これにより、各電動モータ１０３，１０６の回転速度及び回転方向が制御される。油圧ポンプ１０２は、電動モータ１０３の回転速度に応じた圧力の圧油を吐出し、油圧アクチュエータを操作レバーの操作方向に応じた方向に、その操作量に応じた速度で駆動する。各油圧アクチュエータの最大出力（最大トルク又は最大速度）は、電動モータ１０３の回転速度、ひいては電動モータ１０３に供給される電源電圧値によって規制される。同様に、旋回輪１３の最大出力（最大速度）は、電動モータ１０６の回転速度、ひいては電動モータ１０６に供給される電源電圧値によって規制される。

この通常駆動状態における電動モータ１０３，１０６の消費電力量及びバッテリ回生量は、負荷信号ＳＤ７に基づいて制御装置１００により継続的に積算される。そして、制御装置１００は、の判定・制御部１３０は、ステップＳ１にて求められたバッテリ残量の初期値β１からステップＳ２１の通常駆動時における消費電力量及びバッテリ回生量の積算値を減算して、バッテリ残量の今回値を繰り返し算出する。バッテリ残量の今回値は、順次表示装置１０１に表示される。これにより、作業機械の操作者は、最新のバッテリ残量を知ることができるので、バッテリ残量に応じた適切な作業を実行することができる。

運転者により操作レバーが操作位置から中立位置に戻されると、操作レバーから制御装置１００へのレバー操作量信号ＳＤ２の供給が断たれ、アクチュエータの駆動が停止される。この状態では、電動モータ１０３，１０６の駆動状態が、油圧ポンプ１０２の回転数を予め定められた規定回転数まで下げるか、その回転を停止するアイドル駆動状態に遷移する（図５のステップＳ２２）。この状態では、バッテリにかかる負荷が一定若しくはほとんど無負荷となる。

この状態において、ロックレバーが操作された場合には、ロックレバー信号ＳＤ３が制御装置１００に供給され、制御装置１００はこれを受けて電源切換部１０９に切換制御信号ＳＣ４を出力し、これをＯＦＦ状態にする。これにより、キースイッチがＯＮ位置の駆動状態にありながら、レバー操作をしてもアクチュエータが動作しないロック状態になり、不用意或いは意図しないレバー操作によるバッテリ式電動ショベル１の不正な動作を防止することができる。

このように、運転者により操作レバーが操作位置から中立位置に戻され、作業機械が通常駆動状態からアイドル駆動状態に遷移した場合、制御装置１００の判定・制御部１３０は、バッテリ電圧計測装置２２によって計測されたバッテリ２０のバッテリ電圧値α２を取り込み、図４に示すように、取り込まれたバッテリ電圧値α２をＲＯＭ１４０に記憶された電動モータ１０３，１０６のアイドル駆動状態におけるバッテリ残量データＢと対照して、バッテリ残量の初期値β２を得る。このバッテリ残量の初期値β２は、表示装置１０１に表示される。これにより、作業機械を通常駆動している間の消費電力量とバッテリ回生量の積算により生じた計測誤差の補正を行うことができ、より正確なバッテリ残量の今回値を得ることができる。

即ち、図６に示すように、操作レバーが中立位置から所定の方向に所定の操作量だけ操作され、作業機械が駆動待機状態から通常駆動状態に遷移された場合（時刻Ｔ０）には、時刻Ｔ５１で操作レバーが中立位置に戻され、作業機械がアイドル駆動状態に遷移するまで、バッテリ電圧計測装置２２によって計測されたバッテリ電圧値α１をＲＯＭ１４０に記憶された電動モータ１０３，１０６の停止時におけるバッテリ残量データＡと対照することにより得られたバッテリ残量の初期値β１を基準とし、このバッテリ残量の初期値β１から通常駆動中の消費電力量及びバッテリ回生量を減算して、順次バッテリ残量の今回値を求める。操作レバーが中立位置に戻された時刻Ｔ５１においては、バッテリ電圧計測装置２２によって計測されたバッテリ電圧値α２をＲＯＭ１４０に記憶された電動モータ１０３，１０６のアイドル駆動時におけるバッテリ残量データＢと対照してバッテリ残量の初期値β２を得る。そして、時刻Ｔ５２で再度操作レバーが操作され、作業機械が通常駆動状態に遷移した場合には、先に求められたバッテリ残量の初期値β２を基準とし、このバッテリ残量の初期値β２から通常駆動中の消費電力量及びバッテリ回生量を減算して、順次バッテリ残量の今回値を求める。これにより、正確なバッテリ残量の今回値を得ることができる。また、バッテリ残量の初期値α１を求めるするために電動モータをいちいち停止状態にする必要がないので、システムの実用性を高めることができる。

〈第２実施形態〉
次に、本発明に係る電気駆動式作業機械の第２実施形態について説明する。本例の電気駆動式作業機械は、図７に示すように、制御装置１００に備えられたＲＯＭ１４０に、電動モータ１０３，１０６の停止時におけるバッテリ残量データＡと、電動モータ１０３，１０６の最大負荷時におけるバッテリ残量データＣとが記憶されており、これらの各バッテリ残量データＡ，Ｃには、制限域値ａ及びアクチュエータ駆動限界電圧ｂとが設定されている。そして、バッテリ残量データＡ，Ｃから求められるバッテリ残量が制限域値ａを下回った場合には、その時点から、図示しない負荷検出手段から出力される負荷信号ＳＤ７に基づいて最大負荷の検出を行い、最大負荷がかかったときには、電動モータ１０３，１０６の最大負荷時におけるバッテリ残量データＣに基づいてバッテリ残量の算出を行う。なお、バッテリ２０にかかる負荷が無負荷と最大負荷との間にある場合には、バッテリ２０にかかる負荷の大きさに応じて、バッテリ残量を算出する。作業機械の負荷は、例えばアクチュエータが油圧ポンプである場合には、その吐出流量と吐出圧力の積で求められる。また、バッテリ２０にかかる負荷が大きいほど、バッテリ２０の電圧降下が大きくなるので、この電圧降下の大きさを作業機械にかかる負荷として用いることもできる。

以下、第２実施形態に係る電気駆動式作業機械におけるバッテリ残量の算出手順について説明する。操作レバーが中立位置から所定の方向に所定の操作量だけ操作され、作業機械が駆動待機状態から通常駆動状態に遷移された場合（時刻Ｔ０）には、時刻Ｔ６１でバッテリ残量が制限域値ａを下回ったと判定されるまで、バッテリ電圧計測装置２２によって計測されたバッテリ電圧値α１をＲＯＭ１４０に記憶された電動モータ１０３，１０６の停止時におけるバッテリ残量データＡと対照することにより得られたバッテリ残量の初期値β１を基準とし、このバッテリ残量の初期値β１から通常駆動中の消費電力量及びバッテリ回生量を減算して、順次バッテリ残量の今回値を求める。

時刻Ｔ６１以降、制御装置１００は、負荷信号ＳＤ７に基づく最大負荷の検出を行うと共に、検出された負荷が最大負荷を超えたか否かの判定を行う。例えば、時刻Ｔ６１から時刻Ｔ６２までは、作業機械にかかる負荷が連続的に上昇しているため、最大負荷の検出を行うタイミング毎に、その時点の負荷値が最大負荷と判定され、最大負荷値が更新される。作業機械に最大負荷が作用したと判定された場合、制御装置１００は、バッテリ電圧計測装置２２によって計測されたバッテリ電圧値を電動モータ１０３，１０６の最大負荷時におけるバッテリ残量データＣと対照してバッテリ残量の算出を行う。時刻Ｔ６３から時刻Ｔ６４までの間も同様である。これにより、作業中においてバッテリ電圧がアクチュエータ駆動限界電圧ｂを下回ることを防止できるので、電気駆動式作業機械の安全性及び作業性を高めることができる。

なお、前記第２実施形態においては、バッテリ残量が制限域値ａを下回ったと判定された後に、最大負荷の検出と、最大負荷時のバッテリ残量データＣを基準としたバッテリ残量の算出とを行う構成にしたが、かかる構成に代えて、バッテリ残量の制限域値ａを設定せず、作業機械への電源投入から最大負荷の検出と、最大負荷時のバッテリ残量データＣを基準としたバッテリ残量の算出とを行う構成とすることもできる。

実施形態に係るバッテリ式電動ショベルの構成図である。 実施形態に係る電源管理部のシステムブロック図である。 実施形態に係る制御装置の構成図である。 第１実施形態に係るバッテリ残量データを示すグラフ図である。 実施形態に係るバッテリ式電動ショベルの状態遷移図である。 第１実施形態に係るバッテリ式電動ショベルのバッテリ残量補正方式を示すグラフ図である。 第２実施形態に係るバッテリ残量データを示すグラフ図である。 第２実施形態に係るバッテリ式電動ショベルのバッテリ残量補正方式を示すグラフ図である。

符号の説明

１ バッテリ式電動ショベル
２ 電源供給部
１０ 上部旋回体
１１ 下部走行体
１２ フロント部材
１３ 旋回輪
２０ バッテリ
２１ 外部電源
２１ａ 電力ケーブル
２２ バッテリ電圧計測装置
１００ 制御装置
１０１ 表示装置
１０２ 油圧ポンプ
１０３ 第１電動モータ
１０４ 第１インバータ
１０６ 旋回用（第２）電動モータ
１０７ 第２インバータ
１０８ 充電装置
１０９ 電源切換部
１１０ 入力部
１２０ 出力部
１３０ 判定・制御部
１４０ ＲＯＭ
１５０ ＲＡＭ

Claims (4)

1. アクチュエータと、当該アクチュエータの主動力源である電動モータと、電動モータの駆動電源であるバッテリとを搭載した電気駆動式作業機械において、
   前記バッテリのバッテリ電圧を計測するバッテリ電圧計測手段と、当該バッテリ電圧計測手段により計測されたバッテリ電圧から前記バッテリのバッテリ残量を判定するバッテリ残量判定手段と、前記電動モータの駆動時に消費される消費電力量及びバッテリ回生量を積算する消費電力量算出手段と、前記バッテリ残量判定手段にて判定されたバッテリ残量の前回値から前記消費電力量算出手段にて算出された消費電力量及びバッテリ回生量を減算して、バッテリ残量の今回値を算出するバッテリ残量算出手段とを備え、
   前記バッテリ残量判定手段は、少なくとも前記電動モータの停止時におけるバッテリ残量データを記憶しており、前記アクチュエータの駆動時には、前記電動モータの停止時におけるバッテリ残量データを初期値として、バッテリ残量の判定を行うことを特徴とする電気駆動式作業機械。
2. 前記バッテリ残量判定手段は、前記電動モータの停止時におけるバッテリ残量データと、前記電動モータのアイドル駆動状態におけるバッテリ残量データとを記憶しており、前記電動モータの駆動状態が通常駆動状態からアイドル駆動状態に移行したときには、前記電動モータのアイドル駆動状態におけるバッテリ残量データに基づいてバッテリ残量の算出を行うことを特徴とする請求項１に記載の電気駆動式作業機械。
3. 前記バッテリ残量判定手段は、前記電動モータの停止時におけるバッテリ残量データと、前記電動モータの最大負荷時におけるバッテリ残量データとを記憶しており、前記電動モータの駆動状態が最大負荷状態になったときには、前記電動モータの最大負荷時におけるバッテリ残量データに基づいてバッテリ残量の算出を行うことを特徴とする請求項１に記載の電気駆動式作業機械。
4. 前記バッテリ残量判定手段は、バッテリ残量又はバッテリ電圧計測手段により計測されたバッテリ電圧が予め定められた規定値を下回った場合に、前記電動モータの最大負荷時におけるバッテリ残量データに基づいてバッテリ残量の算出を行うことを特徴とする請求項３に記載の電気駆動式作業機械。

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